陸軍軍醫(yī)大學(xué)大坪醫(yī)院野戰(zhàn)外科研究所 (重慶 400042)

陳地友 陳金華 譚 勇

骨轉(zhuǎn)移是惡性腫瘤最常見的轉(zhuǎn)移方式，多出現(xiàn)在腫瘤晚期，隨著惡性腫瘤治療方法的發(fā)展，患者生存時間不斷延長，骨轉(zhuǎn)移發(fā)生的風(fēng)險也隨之增加，在影像學(xué)上早期、正確診斷骨轉(zhuǎn)移對臨床選擇治療方式及提高患者生存質(zhì)量有很大幫助[1-2]。磁共振全身彌散加權(quán)成像(Whole Body Diffusion Weighted Imaging, WB-DWI)，也稱類PET成像，是近幾年發(fā)展較快的磁共振新技術(shù)，因其可以一次性大范圍掃描、敏感性高、檢查費(fèi)用相對較低，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于全身腫瘤篩查、腫瘤轉(zhuǎn)移、腫瘤分期、腫瘤良惡性鑒別及預(yù)后判斷，尤其是腫瘤骨轉(zhuǎn)移[3-4]。WB-DWI圖像拼接受多種因素影響，本文將從梯度場Z軸增益角度探討其對WB-DWI圖像拼接的影響。

1 資料與方法

1.1 臨床資料搜集并篩選我院2016年8月至2017年7月行骨顯像檢查并證實(shí)為腫瘤骨轉(zhuǎn)移的患者20例，男性8例，女性12例，年齡35～85歲，平均(59.65±11.07)歲。其中肺癌12例，乳腺癌4例，前列腺癌4例。20例患者均在我院完成PET-CT和WB-DWI檢查，PET-CT與WBDWI檢查時間跨度不超過3周，所有患者檢查前排除磁共振禁忌癥并簽署知情同意書。

1.2 掃描設(shè)備及WB-DWI掃描參數(shù)掃描設(shè)備為GE SIGNA雙梯度HDx1.5T磁共振成像系統(tǒng)，線圈選擇磁體內(nèi)部大體線圈(Body Coil)，軸位DWI掃描序列選擇短TI反轉(zhuǎn)恢復(fù)平面回波序列(STIR-EPI)，根據(jù)患者身高選擇6至8段，每段30層，自由呼吸狀態(tài)下完成掃描。掃描時選擇頭先進(jìn)，雙手置于身體兩側(cè)，頭部不用墊高，身體正中矢狀面與檢查床中線平行，根據(jù)Loc1與Loc3的Auto Prescan中心頻率得出掃描時各段的中心頻率(Loc1、 Loc3中心頻率的平均值)。WB-DWI掃描參數(shù)見表1。

1.3 影像分析選取各段已經(jīng)掃描完成的彌散圖像進(jìn)入Functool，將所有序列的圖像捆綁成一個序列，選取前一半所有圖像(彌散圖像)進(jìn)行三維圖像后處理，采用最大密度投影法和黑白反轉(zhuǎn)法獲得類PET圖像。由兩名高年資的影像診斷醫(yī)師對拼接圖像進(jìn)行影像分析：(1)拼接圖像質(zhì)量評價：1)圖像連續(xù)，拼接良好，能很好滿足診斷，評5分；2)圖像連續(xù)，拼接稍微錯層，能診斷，評3分；3)圖像不連續(xù)，拼接部分錯層，嚴(yán)重影響診斷，評1分；4)圖像不連續(xù)，拼接大部分錯層，無法滿足診斷，評0分。(2)在不提供臨床信息及其他資料的前提下，查找WB-DWI拼接圖像掃描野內(nèi)的可疑病灶并計(jì)數(shù)。最后將WB-DWI對腫瘤骨轉(zhuǎn)移診斷及病灶計(jì)數(shù)與PET-CT比較。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析選用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件SPSS 19.0分析和處理研究數(shù)據(jù)，計(jì)數(shù)資料以百分率表示，組間對比進(jìn)行t檢驗(yàn)，以P＜0.05為有顯著性差異和統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 拼接圖像質(zhì)量評價序列1拼接圖像評分分布：5分11例，3分6例，1分3例，0分0例；序列2拼接圖像評分分布：5分6例，3分8例，1分5例，0分1例。序列2評分高于序列1，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，見表2。

2.2 WB-DWI 發(fā)現(xiàn)可疑轉(zhuǎn)移病灶能力序列2得到的拼接圖像發(fā)現(xiàn)可疑骨轉(zhuǎn)移病灶數(shù)78個，高于序列1可疑骨轉(zhuǎn)移病灶發(fā)現(xiàn)數(shù)(65個)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，見表2。

2.3 WB-DWI對腫瘤骨轉(zhuǎn)移診斷及病灶計(jì)數(shù)與PET-CT比較

2.3.1 診斷陽性率比較：序列1，18例診斷為陽性，陽性率為18/20；序列2，19例診斷為陽性，陽性率為19/20；PET-CT，20例診斷為陽性，陽性率為20/20。

2.3.2 病灶計(jì)數(shù)比較：序列2得到的拼接圖像發(fā)現(xiàn)可疑骨轉(zhuǎn)移病灶數(shù)78個，PET-CT發(fā)現(xiàn)腫瘤骨轉(zhuǎn)移病灶數(shù)75個，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)，見表2。

3 討 論

3.1 WB-DWI的原理DWI技術(shù)主要用于檢測人體組織內(nèi)水分子的擴(kuò)散運(yùn)動，表觀擴(kuò)散系數(shù)(Apparent Diffusion Coefficient,ADC)常反映水分子在組織中的擴(kuò)散力，DWI的信號強(qiáng)弱與ADC值有關(guān)。腫瘤細(xì)胞增殖旺盛，細(xì)胞密度增高，細(xì)胞外間隙減小，水分子擴(kuò)散受限從而DWI呈高信號，ADC值降低[5]。Takahara[6]等于2004年首次將DWI與短時反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列(short-T1 inversion recovery,STIR)及單次激發(fā)平面回波(EPI)等技術(shù)結(jié)合進(jìn)行三維全身擴(kuò)散加權(quán)成像，抑制部分短T1信號，突出病灶DWI高信號。WB-DWI采用中心頻率補(bǔ)償機(jī)制，自由呼吸狀態(tài)下完成薄層，無間隔，大范圍高信噪比、高軟組織對比成像。通過3D-MIP重組和黑白反轉(zhuǎn)后處理技術(shù)三維顯示轉(zhuǎn)移瘤，達(dá)到類PET效果[7]。

3.2 WB-DWI的圖像拼接質(zhì)量控制圖像拼接技術(shù)是把擁有重疊區(qū)域的兩幅或多幅圖像拼接成為一幅擁有所有圖像信息的全新圖像，主要步驟是圖像預(yù)處理、圖像配準(zhǔn)、圖像融合[8]。本組研究原始圖像掃描時各段的層厚、層間距均是相同的，層間距為-1mm，相鄰兩段有足夠的重疊區(qū)，同時彌散方向?yàn)锳LL，選擇Dual Spin Echo增強(qiáng)梯度性能，減少圖像偽影，后處理時選擇IVI-F，HD-MIP消除圖像上波紋偽影，使圖像平滑。在圖像預(yù)處理和圖像融合上均有利于拼接優(yōu)質(zhì)圖像，所以圖像配準(zhǔn)是本次研究圖像拼接的主要影響因素，在圖像配準(zhǔn)上，本研究采用相位相關(guān)法，相位相關(guān)技術(shù)是一種非線性、基于傅氏功率頻譜的頻域相關(guān)技術(shù)，常用來檢測兩幅圖像之間的平移，根據(jù)頻域信息，利用相關(guān)技術(shù)能夠快速地找到最佳匹配位置，一般而言，圖像重疊部分在30%以上能得到較好的檢測效果[8]。本研究中同時采用中心頻率補(bǔ)償機(jī)制，使全身擴(kuò)散圖像脂肪抑制均勻，減少了圖像的錯位變形。

表1 兩組WB-DWI序列掃描參數(shù)比較

表2 影像分析統(tǒng)計(jì)學(xué)結(jié)果

圖1-2為未調(diào)整梯度場Z軸增益（序列1）WB-DWI拼接圖像，圖像錯層嚴(yán)重，圖像拼接差；圖3-4為適度調(diào)整梯度場Z軸增益（序列2）WB-DWI拼接圖像，圖像連續(xù)，拼接良好。

3.3 梯度場Z軸增益對WBDWI的影響梯度場主要由X軸、Y軸、Z軸三個方向梯度場組成，其主要作用是空間定位和勻場[9]。磁場不均勻多因?yàn)楦叨茸兓?，通常只需要調(diào)整Z軸梯度方向上進(jìn)行勻場，即可得到三維空間的均勻磁場，獲得最佳信噪比[10]。本研究中WB-DWI分段掃描，各段高度不一致磁場不均勻，同時各梯度勻場線圈之間存在互相耦合和影響，也會致各段磁場不均勻。調(diào)整Z軸增益，可以降低各梯度勻場線圈之間存在互相耦合的影響；另一方面，Z軸方向梯度場空間定位時主要對頻率編碼空間定位，而頻率編碼方向的空間定位的依據(jù)是體素內(nèi)質(zhì)子的共振頻率，因而經(jīng)傅里葉反變換后，體素中共振頻率高的成分將出現(xiàn)在頻率編碼的高頻一方，共振頻率低的成分將出現(xiàn)在頻率編碼的低頻一方，使兩種本來處于同一體素的組織錯誤的顯示在不同的像素中。本研究掃描時頻率編碼方向?yàn)樽笥?，因此在左右方向上存在上述的影響，在拼接圖像上表現(xiàn)為拼接不連續(xù)，在左右方向上有錯層，序列2適當(dāng)調(diào)整Z軸增益，減少了上述影響，相比序列1圖像拼接質(zhì)量明顯提高。

3.4 本研究的不足本次研究僅納入20例研究者，樣本量不足，其中4例患者PET-CT與WB-DWI檢查時間跨度超過2周，骨轉(zhuǎn)移情況可能發(fā)生進(jìn)展，一例患者前后兩次WB-DWI檢查配合程度不一；受成像技術(shù)的限制，本研究WBDWI掃描FOV為40cm×40cm，對部分體型較大研究者四肢轉(zhuǎn)移病灶顯示不全(特別是上肢)。這些都對本研究的結(jié)果產(chǎn)生一定影響。由于腫瘤骨轉(zhuǎn)移多呈現(xiàn)多病灶，范圍廣的特點(diǎn)，臨床手術(shù)病理證實(shí)可行性低，核醫(yī)學(xué)骨顯像是目前臨床公認(rèn)的較好標(biāo)準(zhǔn)，所以本研究納入研究者腫瘤骨轉(zhuǎn)移的標(biāo)準(zhǔn)以核醫(yī)學(xué)骨顯像診斷結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)，此方法可行性高，但存在一定的偏倚，需加大樣本量進(jìn)一步研究。

綜上所述，作為一種安全、無創(chuàng)、無輻射、敏感性較高的影像檢查技術(shù)，WB-DWI已充分展示其在腫瘤骨轉(zhuǎn)移診斷方面的優(yōu)勢和良好應(yīng)用前景。適度調(diào)整梯度場Z軸增益可以提高WB-DWI圖像拼接質(zhì)量，更好服務(wù)于其對疾病的診斷，值得在影像界推廣應(yīng)用。